JP2007230549A

JP2007230549A - ステアリング装置

Info

Publication number: JP2007230549A
Application number: JP2007047690A
Authority: JP
Inventors: Martin Budaker; マルティン、ブダカー; Breu Guenther; ギュンター、ブロイ; Andreas Lay; アンドレアス、ライ; John Hasenclever; ヨン、ハーゼンクレファー; Michael Hauck; ミヒャエル、ハウック
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2007-09-13
Also published as: US20070209862A1; DE102006008911A1; FR2897826A1

Abstract

【課題】中空軸形電動機と中間伝動装置とを備えたステアリング装置を、非常にコンパクトで安価に製造できるように改良する。
【解決手段】電動機１の中空軸４を通してロッド５が導かれる。中空軸４が、中間伝動装置にトルクを伝達するために用いる駆動用外側輪郭面９に対して固く結合される。中間伝動装置の第１伝動輪１１は、その軸線が装置のケース６に対して位置不動で、その外側輪郭面がトルク伝達に用いられる。ねじ式伝動装置は、そのねじがロッド５上に形成され、そのナット１６が中間伝動装置により駆動される。トルクを伝達する外側輪郭面を備えた第２伝動輪１３が、第１伝動輪１１に対して固く結合されて、中間伝動装置の構成部分を形成する。中間伝動装置は、ナット１６に対して固く結合された外側輪郭面１５に出力トルクを伝達するために利用される。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空軸形電動機と中間伝動装置とを備えたステアリング装置に関する。

上述のステアリング装置は特許文献１で知られている。特許文献１には、車両の後輪を舵取りするために利用されるプッシュロッドがその中空軸内を通されている中空軸形電動機を備えたステアリング装置が記載されている。そのロッドは、電動機により長手方向に、（中間伝動装置として用いる）遊星歯車装置およびねじ式伝動装置を介して駆動される。

遊星歯車装置は、非常に沢山の部品を有し、遊び（ガタ）を減少するための特別な処置を必要とするために、複雑であり、従って、高価である。また、遊星歯車装置の効率は高くなく、騒音発生の傾向がある。
独国特許出願公開第３７３５５１７号明細書

本発明の課題は、ねじ式伝動装置付きの非常にコンパクトで安価に製造できるステアリング装置を提供することにある。

この課題は、請求項１に記載の特徴によって解決される。すなわち、本発明は、ａ）電動機が設けられ、該電動機の中空軸を通してロッドが導かれ、該ロッドが電動機によりその長手方向両側に駆動でき、そのため、ねじ式伝動装置のほかに、電動機の回転数を減速する中間伝動装置が設けられ、ｂ）中空軸が、中間伝動装置にトルクを伝達するために用いる駆動用外側輪郭面に対して固く結合され、ｃ）中間伝動装置が少なくとも１つの第１伝動輪を有し、該伝動輪の軸線がステアリング装置のケースに対して位置不動であり、該伝動輪の外側輪郭面がトルク伝達に用いられ、ｄ）ねじ式伝動装置のねじがロッド上に形成され、ｅ）ねじ式伝動装置のナットが中間伝動装置により駆動される、ステアリング装置において、ｆ）トルクを伝達する外側輪郭面を備えた第２伝動輪が、第１伝動輪に対して固く結合されて、中間伝動装置の構成部分を形成し、ｇ）中間伝動装置が、ナットに対して固く結合された外側輪郭面に出力トルクを伝達するために利用される、ことを特徴とするステアリング装置を提供する。

本発明に基づくステアリング装置は、前輪舵取りについての要件に特に容易に適合できる。小さな質量慣性モーメントの電動機を採用することができる。必要な構造空間が非常に小さい。このステアリング装置は、パワーステアリング装置あるいは外力ステアリング装置の一部であり、比較的少数の単純な中間伝動装置部品しか必要とせず、これは、信頼性および低騒音性に有効である。特に、高価な内ば歯車およびかさ歯車が必要とされない。

本発明の有利な発展形態および実施態様は従属請求項に記載されている。

好適には、ねじ式伝動装置は、転動体・ねじ式伝動装置（ローラ・ねじ式伝動装置あるいはボールナット伝動装置）として形成されている。

中間伝動装置は、張設式伝動装置（巻掛け伝動装置、特に歯付きベルト伝動装置）や平歯車装置で構成されるか、それらの伝動装置の組合せで構成される。この中間伝動装置は、２段式あるいは多段式であり、いずれにしても減速機構である。

騒音を減少するために、（中空軸、ねじ式伝動装置のナット、伝動輪のうちの）少なくとも１つの外側輪郭面を、それが外歯として形成されているとき、少なくともその表面を弾性材料で作ることが有利である。

以下図を参照して本発明の実施形態を原理的に説明する。

図１は、中間伝動装置が張設式伝動装置（巻掛け伝動装置）として形成されている有利な実施形態を示している。固定子２と回転子３とを備えた電動機１は、中空軸４を備えた中空軸形電動機１として形成され、ロッド５に対して同軸的に位置している。このロッド５は、電動機によって間接的に、その長手方向（縦軸方向）両側に変位でき、（パワーステアリング装置の内部での利用時には）図示された部位の左側あるいは右側に位置する部位が、（舵取りピニオンに作用する）ラックとして形成される。そのロッド５は、ステアリングタイロッド（図示せず）を介して車両の車輪（図示せず）を舵取りするために利用される。

固定子２はケース６に対して固く結合されている。中空軸４は軸受７、８によってケース（図示せず）に支持され、プーリー９に対して固く結合されている。このプーリー９は、中間伝動装置の一部である第１のベルト１０にトルクを伝達するために用いる駆動用外側輪郭面を有している。ベルト１０は、電動機１の駆動トルクを、第１伝動輪（プーリー１１）に伝達する。この第１伝動輪１１は中間軸１２に対して固く結合されている。中間軸１２はケース６によって支持され、プーリー１１と第２伝動輪（プーリー１３）との間で力を伝達する働きをする。プーリー１３も同様に中間軸１２に対して固く結合されている。２つのプーリー１１、１３の少なくとも一方は中間軸１２と一体に結合できる。

第２のベルト１４は、プーリー１３からプーリー１５の外側輪郭面にトルクを伝達する。このプーリー１５は、転動体・ねじ式伝動装置（ここでは、ボールナット・ねじ式伝動装置）のナット１６に対して固く結合されている。ナット１６は、電動機に対して同軸的に（回転可能であるが長手方向に移動不能に）ケース６によって支持され、ロッド５上の見えていないねじ溝により、トルクを、（長手方向移動可能であるが回転不能に支持された）ロッド５における軸方向力に変換する。

特にボール循環式のボールナット・ねじ式伝動装置の機能は、従来において古くから知られており、例えば独国特許出願公開第１０３１０４９２号明細書を参照されたい。

部品９〜１５は、上述した張設式伝動装置の形の中間伝動装置を形成している。部品９、１１、１３、１５の外側輪郭面は、張設式駆動手段１０、１４の内側輪郭面に合わされている（即ち、例えば歯付きベルトの利用時には外側輪郭面に歯が付けられる）。

図１において、中間軸１２の右側端に自由に接近できるようになっており、これにより、そこに永久磁石式角度位置検出器１７を配置することができる。その角度位置検出器１７の磁力方向は矢印Ｎで示されている（相応した従来技術は例えば独国特許出願公開第１００１７０６１号明細書を参照）。しかし、他の形式の角度位置検出器も考えられる（例えば孔あきディスク、増分位置検出器など）。

図２は、２つの伝動輪（プーリー１１、１３ａ）が中間軸に対して固く結合されておらず、互いに直結、特に互いに一体に形成され、固定軸１２ａ上に回転可能に配置されている点で、図１と相違している。

図３は、中間伝動装置が平歯車装置として形成されている実施形態を示している。この場合、トルクを伝達する平歯車２０〜２３の外側輪郭面には、歯が付けられている。図１に類似して、平歯車２１、２２は共通の中間軸１２上に固定して配置されている。平歯車２０は中空軸４に対して、平歯車２３はナット１６に対して、それぞれ固く結合されている。騒音を減少するために、それらの平歯車のうちの少なくとも１つは、その外側輪郭面が弾性的に形成される。

図４は、図１および図３の中間伝動装置どうしの組合せを示している。中間伝動装置９−１０−１１−１２−２２−２３の左側は、張設式伝動装置段９−１０−１１として形成され、右側は平歯車装置段２２−２３として形成されている。

中間伝動装置として張設式伝動装置を備えた第１実施形態の概略図。伝動輪が一体に結合された中間伝動装置を備える第２実施形態の概略図。中間伝動装置として平歯車装置を備えた第３実施形態の概略図。中間伝動装置が張設式伝動装置と平歯車装置との複合体から成る第４実施形態の概略図。

符号の説明

１電動機
４中空軸
５ロッド
６ケース
９，１５，２０〜２３外側輪郭面
１０，１４ベルト
１１，２１第１伝動輪
１２中間軸
１２ａ固定軸
１３，１３ａ，２２第２伝動輪
１６ナット
１７角度位置検出器
５〜１６ねじ式伝動装置
９〜１５中間伝動装置

Claims

ａ）電動機（１）が設けられ、該電動機（１）の中空軸（４）を通してロッド（５）が導かれ、該ロッド（５）が電動機（１）によりその長手方向両側に駆動でき、そのため、ねじ式伝動装置（５〜１６）のほかに、電動機（１）の回転数を減速する中間伝動装置（９〜１５）が設けられ、
ｂ）中空軸（４）が、中間伝動装置にトルクを伝達するために用いる駆動用外側輪郭面（９）に対して固く結合され、
ｃ）中間伝動装置が少なくとも１つの第１伝動輪（１１）を有し、該伝動輪（１１）の軸線（１２，１２ａ）がステアリング装置のケース（６）に対して位置不動であり、該伝動輪（１１）の外側輪郭面がトルク伝達に用いられ、
ｄ）ねじ式伝動装置（５〜１６）のねじがロッド（５）上に形成され、
ｅ）ねじ式伝動装置（５〜１６）のナット（１６）が中間伝動装置により駆動される、ステアリング装置において、
ｆ）トルクを伝達する外側輪郭面を備えた第２伝動輪（１３）が、第１伝動輪（１１）に対して固く結合されて、中間伝動装置の構成部分を形成し、
ｇ）中間伝動装置が、ナット（１６）に対して固く結合された外側輪郭面（１５）に出力トルクを伝達するために利用される、ことを特徴とするステアリング装置。
電動機（１）の回転数とロッド（５）の長手方向移動との間の減速比が、自動車の前輪舵取りないし後輪舵取りの要件に適合されている、ことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
ねじ式伝動装置（５〜１６）が転動体・ねじ式伝動装置である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のステアリング装置。
少なくとも１つの伝動輪（１１、１３）が、張設式伝動装置の一部である、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のステアリング装置。
少なくとも１つの外側輪郭面（２０〜２３）に歯が付けられている、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のステアリング装置。
少なくとも１つの外側輪郭面（２０〜２３）の表面が弾性材料で作られている、ことを特徴とする請求項５に記載のステアリング装置。
相互に固く連結された伝動輪（２１、２２）の少なくとも一方が、平歯車装置の一部である、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のステアリング装置。
２つの伝動輪（１１、１３ないし１１、１３ａないし２１、２２ないし１１、２２）が、相互に固く連結されている、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のステアリング装置。
２つの伝動輪（１１、１３；２１、２２；１１、２２）が、中間軸（１２）を介して、相互に固く連結されている、ことを特徴とする請求項８に記載のステアリング装置。
中間軸（１２）が少なくとも１つの伝動輪（１１、１３；２１、２２；１１、２２）と一体に形成されている、ことを特徴とする請求項９に記載のステアリング装置。
中間軸（１２）の少なくとも一端に自由に接近できるようになっている、ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のステアリング装置。
中間軸（１２）上に角度位置検出器（１７）が配置されている、ことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１つに記載のステアリング装置。